GPU CPU协同粗粒度并行计算及在城市区域震害模拟中的应用.pdf

第 35卷 第 3期 地 震 工 程 学 报 VoL 35 No．3 2013年 9月 CHINA EARTHQUAKEENGINEERINGJOURNAL Sept．，2013 GPU／CPU协同粗粒度并行计算及在 城市区域震害模拟中的应用① 韩 博，熊 琛 ，陆新征 ，叶列平 (清华大学土木工程系 土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京 100084) 摘 要：采用精细结构模型和动力时程分析以提高城市区域建筑震害预测精度 已经成为一重要研 究 方向，而传统的CPU计算平台成本过高，难以推广。本文提 出采用基于 GPU／CPU 协 同粗粒度并 行计算的方法来实现城市区域建筑震害的高效精细化动力时程计算，可以显著提 高效率并降低成 本 。简述了所采用的程序架构 、计算模型、参数选取，对并行计算的效率进行 了详细的讨论，并通过 一 个中等大小城市的案例展示了该方法的优势。 关键词：区域震害预测；GPU；集中质量剪切模型；粗粒度并行计算；协 同计算 中图分类号 ：P315．941 文献标志码 ：A 文章编号 ：1000—0844(2013)03—0582—08 DOI：10．3969／j．issn．1000—0844．2013．03．0582 GPU／CPUCooperativeCoarse—grainedParallelComputingand ItsApplicationtoRegionalSeismicDamagePredicction HAN Bo，XIONG Chen，IU Xin—zheng，YE Lie—ping (KeyLaboratoryofCivilEngineeringSafetyandDurabilityofChinaEducationMinistry， Engineering，TsinghuaUniversity，Beijing 100084，China) Abstract：Refinedmodelanddynamictime—historyanalysishavebeendeemedasaprom isingway toimprovetheaccuracyofseismicdamagepredictioninurbancity．Howeverthehighcostoftra— ditionalCPU computingplatform hinderstheextensiveuseofthismethod．Inordertosolvethis problem，theGPU／CPUcooperativecoarse—grainedparallelcomputingapproach，featuredinhigh efficiencyandlow cost，isadoptedtorealizetheregionalseismicdamagepredictionwithdynamic time—historyanalysisand refinedstructuralmode1．Thispaperintroducestheprogram architec— ture，calculationmodelandtheparametersselection oftheproposedmethod．Theefficiencyis discussedindetailandthemethodisimplementedtoamid—sizecity，bywhichtheadvantagesof thismethodaredemonstrated． Keywords：regionalseismicdamageprediction；GPU ；iumpedmassshearmodel；coarse—grained parallelcomputing；cooperativecomputing O 引言